p (Phys.org) - Pesquisadores do NIST Center for Nanoscale Science and Technology (CNST) demonstraram uma nova técnica de feixe de elétrons de baixa energia e a usaram para sondar as propriedades eletrônicas em nanoescala de contornos e interiores de grãos em telureto de cádmio (CdTe) solar células. Seus resultados sugerem que o controle das propriedades do material perto dos limites dos grãos pode fornecer um caminho para aumentar a eficiência dessas células solares. p Entre as células solares fotovoltaicas de filme fino, os feitos de telureto de cádmio são alguns dos mais bem-sucedidos do mercado. Contudo, a eficiência das células comerciais ainda é menos da metade do máximo teórico, e os mecanismos subjacentes para a deficiência não são bem compreendidos. Acredita-se que as células CdTe perdem corrente em seus limites de grão material; Contudo, também foi sugerido que esses limites de grão têm propriedades que poderiam realmente melhorar a coleção de transportadores se fossem mais bem compreendidos.

p Técnicas de caracterização usando feixes de elétrons focalizados para induzir correntes são cada vez mais usadas para investigar as propriedades de células solares de filme fino. As medições são mais fáceis usando elétrons de alta energia, mas a energia mais alta reduz a resolução espacial. Os pesquisadores ampliaram as medições tradicionais de corrente induzida por feixe de elétrons usando feixes de baixa energia para excitar localmente o CdTe e criar corrente. Esses feixes têm uma resolução espacial de cerca de 20 nm, pequeno o suficiente para mapear a resposta da fotocorrente no interior dos grãos ou nos limites dos grãos.

p As medições foram realizadas em fragmentos extraídos de uma célula solar de película fina comercial. Contatos elétricos em nanoescala foram preparados com tamanhos comparáveis ​​a um único grão ou alguns grãos, confinando o caminho atual a tamanhos relevantes para a compreensão da produção e das perdas atuais.

p As medições mostram que uma grande fração dos limites de grãos exibe maior coleção de corrente do que os interiores de grãos, aparentemente melhorando o desempenho do dispositivo. Contudo, usando simulações de elementos finitos 2D, os pesquisadores demonstraram que esses limites de grãos também criam um grande caminho para a corrente de fuga, o que anula completamente os ganhos de eficiência da coleção aprimorada de fotocorrentes.

p Os pesquisadores acreditam que sua técnica fornece uma ferramenta valiosa para visualizar o comportamento das células fotovoltaicas nas escalas de comprimento necessárias para compreender os mecanismos de perda dentro dos materiais fotovoltaicos, bem como as estruturas internas desses materiais que podem levar a uma maior eficiência celular geral.